Kombinacija solarnog seta s kotlom ili dizalicom topline: kako pravilno povezati sustave

Još pripremamo proizvode.

Ali možete pogledati druge kategorije.

Kombinacija solarnog sustava s kotlom ili dizalicom topline: kako ispravno povezati sustave

Solarni sustav sam po sebi ne može cijenom godišnje pokriti cijelu potrošnju tople vode ni veću dijelom potrebe za grijanjem kuće. Sunce jednostavno ne svijetli jednako u srpnju kao i u siječnju. Zato je gotovo svaka instalacija solarnog sustava projektirana kao bivalentni sustav – tj. sustav u kojem solarno grijanje čini primarni (jeftiniji, ekološki) izvor topline, a kotao ili dizalica topline djeluje kao rezerva koja preuzima kad sunce ne dovoli. Zvuči jednostavno, ali izvođenje u praksi ima desetke tehničkih detalja, o kojima ovisi da li će cijeli sustav funkcionirati učinkovito i ekonomski, ili će biti samo skupa prikupnica uređaja koji se međusobno „bore".

U ovom članku ćemo se upoznati s time kako takve kombinacije funkcioniraju s tehničkog stajališta, koje su razlike između povezivanja s akumulacijskim kotlom, kondenzacijskim kotlom i dizalicom topline, što znače pojmovi kao što su bivalentni spremnik, solarni izmjenjivač, prioritetno upravljanje i hidraulička povezivost – a gdje su u praksi najčešće greške koje stave kupcima ili novac, ili toplinsku udobnost.

Zašto je bivalentni sustav nužnost, a ne luksuz

Kada kupac postavi pitanje „Nije li mi dovoljan samo solarni sustav bez kotla?", teoretski odgovor je da – ali samo ako ste spremni imati hladnu tuširanje od listopada do ožujka. Solarna instalacija u srednjoj Europi pokriva u prosjeku 55–70 % godišnje potrošnje tople vode za običnu kućanstvo. Ostatak mora doći iz drugog izvora. Također, čak i tijekom ljetnih mjeseci pojavljuju se dani kad je solarni kapacitet nedovoljan – zamagljena razdoblja, odmor kad se toplina nije potrošila i spremnik je bio cijeli dan pun, ili obrnuto, nepotrošeni kapacitet kotla uzrokuje da spremnik pregrije i solarni krug se bespotrebno zaustavi.

Ispravno projektirani bivalentni sustav rješava te scenarije automatski, bez uključivanja korisnika. Regulacija prepoznaje stanje spremnika, vanjsku temperaturu, solarni unos i prema tome odlučuje koji izvor topline aktivira, ili obrnuto, deaktivira.

Bivalentni spremnik: srce kombiniranog sustava

Osnovni element svakog ispravno projektiranog sustava je bivalentni spremnik tople vode – spremnik s dva toplinska izmjenjivača. Donji izmjenjivač je povezan s solarnim krugom, a gornji izmjenjivač s kotlom ili dizalicom topline. Ovo uređenje je ključno i ima vrlo specifičan fizički razlog: toplija voda uspinja se prema gore (stratifikacija), pa solarni kolektori zagrijavaju donju zonu spremnika, a kotao ili dizalica topline „dohrije" samo gornju zonu, kad je to potrebno.

Tipični volumeni bivalentnih spremnika za kućanstva kreću se od 200 do 500 litara. Za obitelj od 4 osobe s 2 pločasta kolektora (svaki 2,3–2,5 m²) standard je 250–300 litara. Spremnik manji od 200 litara je kod većine kolektorskih instalacija neprimjenjiv – solarni krug bi prehladio prebrzo i morao bi se zaustaviti, što skraćuje vijek trajanja pumpe i smanjuje ukupnu učinkovitost.

Gotove solarno instalacije, kao npr. Vaillant auroSTEP VSL S 250/2 T (za kosu krovu) ili Vaillant auroSTEP VSL S 250/2 F (za ravnokrovnu), dolaze i s 250 litarskim spremnikom koji ima ispravno dimenzionirane izmjenjivače za kombinirano povezivanje. To je velika prednost u odnosu na sastavljanje sustava „na koljeno" iz raznih komponenti raznih proizvođača – izmjenjivač mora imati dovoljnu površinu (obično 1,5–2,5 m² za solarni krug), inače čak i pri sunčanom danu toplina prolazi kroz izmjenjivač presporo i spremnik nikada ne postigne potrebnu temperaturu.

Monovalentni vs. bivalentni vs. trivalentni spremnik

Pojmovi koji zbunjuju kupce: monovalentni spremnik ima jedan izmjenjivač (tipično kotlovski), bivalentni ima dva (solarni + kotao/TČ) i trivalentni ima tri (solarni + kotao + dizalica topline, ili različite kombinacije). Za običnu kombinaciju solarni + kondenzacijski plinski kotao ili solarni + dizalica topline dovoljno je bivalentni spremnik. Trivalentna rješenja se pojavljuju kod složenijih instalacija, gdje želite iskoristiti solarno, dizalicu topline i rezervni električni dohrijev u jednom spremniku.

Kombinacija solarni + kondenzacijski plinski kotao

Ovo je u praksi Hrvatske i dalje najrasprostranjenija kombinacija. Kondenzacijski plinski kotlovi imaju izvrstan modulaciju snage, mogu raditi s temperaturama povratnog kruga 30–55 °C (što je idealno za kombinaciju s solarnim sustavom) i njihovi regulacijski sustavi danas su pripremljeni za komunikaciju s solarnom regulacijom.

Hidrauličko povezivanje funkcionira ovako: solarni krug (kolektor + cirkulacijska pumpa + ekspanzijska posuda + solarna regulacija) zagrijava donji izmjenjivač spremnika. Kotao je povezan s gornjim izmjenjivačem spremnika putem troputne zavrtke ili direktnog povezivanja. Solarna regulacija ima uvijek prioritet – kotao se ne upali dok solarni sustav može održavati traženu temperaturu u gornjoj zoni spremnika (obično postavljena na 45–55 °C za toplu vodu).

Važan detalj: kotao mora imati mogućnost podešavanja temperature izlaza posebno za funkciju zagrijavanja akumulacijskog bojlera TUV. Moderni kondenzacijski kotlovi to mogu – podešavate „temperaturu bojlera TUV" neovisno o krivulji grijanja. Kotao tada radi s temperaturom 55–60 °C na izlazu, bojler dostigne traženu higijensku temperaturu (55 °C za eliminaciju Legionelle) i sustav se automatski prebacuje natrag na grijanjski krug.

Praktični primjer iz prakse: kupac u Trenčínu imao je kondenzacijski kotao Vaillant ecoTEC plus i dodatno instalirao solarnu jedinicu. Prije priključka: mjesečni trošak za zagrijavanje TUV u ljetu oko 18–22 € (plin). Nakon priključka ispravno konfigurirane kombinacije: ljetni mjeseci svibanj–srpanj = 0–4 € mjesečno (solarna energija pokrivala 90–100 %), jesen i proljeće = 8–12 €, zima = izvorna razina. Godišnja ušteda za TUV oko 110–130 €, uz minimalni doprinos za grijanje jesenju i proljećem.

Podešavanje regulacije kod kombinacije kotao + solarno

Ovo je područje gdje se čini najviše grešaka. Regulacija mora biti podešena tako da kotao ne grije bojler tijekom dana dok sunce „radi". U tom slučaju, bojler mora biti dovoljno zagrijan navečer prije noćne potrošnje. Tipična podešavanja:

Minimalna temperatura bojlera za kotao: 45–50 °C (kotao uključuje se samo ako temperatura u gornjem dijelu bojlera padne ispod te granice)
Histereza: 5 °C (kotao se isključuje pri 55 °C, uključuje se pri 50 °C)
Solarna prioritet: regulacija čeka 30–60 minuta od pada temperature bojlera prije nego što pokrene kotao – daje solarnom sustavu šansu da uključi se kod jasnijeg vremena
Noćna temperatura bojlera: može se postaviti niža (40–45 °C), ako se očekuje solarni unos ujutro
Program za Legionellu: jednom tjedno (obično noću iz utoraka na srijedu) kotao dozgrje bojler na 65 °C

Kombinacija solarno + dizalica topline

Ovo je modernija i energetski najučinkovitija kombinacija – ali i hidraulički i regulatorno najkomplikovanija. Dizalice topline zrak–voda najučinkovitije rade pri niskim temperaturama izlaza (35–45 °C za podno grijanje, do 55 °C za TUV). Solarni kolektori u ljetu dostavljaju toplinu temperature 50–70 °C. To je zanimljiva sinergija, ali i potencijalni sukob.

Ključna pitanja: ko ima prioritet i kada? Odgovor ovisi o godišnjem razdoblju i vremenu dana:

Ljetni dani: solarno ima 100 % prioritet za zagrijavanje TUV. Dizalica topline je isključena za funkciju TUV, radi samo na hlađenje (ako je reverzibilna) ili je potpuno isključena.
Prehodno razdoblje (proljeće, jesen): solarno predgrije bojler, dizalica topline dozgrje na traženu temperaturu. Dizalica topline uključuje se samo ako temperatura u bojleru padne ispod 45 °C.
Zima: solarni učinak je minimalan (10–20 % nominalnog učinka), dizalica topline je glavni izvor. Doprinos solarnog sustava je poželjan, ali na njega se ne smije računati u bilanci.

Hidraulički se kod kombinacije solarno + TČ najčešće koristi tzv. bojler kao hidraulički odvojitelj (buffer tank). TČ grije buffer, solarno grije bivalentni bojler TUV, grijanjski krug se uzima iz buffera. Alternativno se koristi jedan veliki kombinirani bojler s više izmjenjivača – ali to zahtijeva precizno dimenziranje i obično buffer od 400–500 litara za kućanstvo od 4–5 osoba.

Kompleti poput Protherm HelioSet FES2 250 BM ili Protherm HelioSet 2.250C HT dolaze s pripremljenim bojlerom pogodnim za bivalentno priključivanje i imaju izmjenjivač dimenziran tako da učinak solarnih kolektora prelazi u bojler učinkovito čak i pri višim temperaturama bojlera.

Kada solarni i dizalica topline „sudjeluju" i kako to izbjeći

Iz prakse znam da je najčešći problem kod kombinacije solarni + DT tzv. toplinska kolizija: DT grije spremnik na 50 °C, spremnik je „pun topline" i solarni nema kamo prenijeti energiju – solarna regulacija zaustavi pumpu solarnog kruga. Rezultat: kolektori se pregreju (stagnacija), tekućina u kolektoru vri, tlak u solarnom krugu raste i ekspanzijska posuda radi na rubu kapaciteta.

Rješenje: pravilna regulacijska logika mora izbjeći situaciju gdje DT grije spremnik tijekom dana, kada je sunčano. To znači postaviti da DT za funkciju TUV smije raditi samo noću (npr. 0:00 – 6:00) ili u oblačnim danima, kada solarna regulacija ne otkriva dovoljno solarnog unosa. Neki moderni DT (npr. Vaillant aroTHERM plus) imaju direktnu komunikaciju s solarnom regulacijom putem protokola VR/eBUS i to rješava automatski.

Dalji praktični savjet: spremnik TUV u kombinaciji s solarnim krugom trebao bi imati volumen radje za korak veći nego što biste koristili bez solarnog kruga. Veći volumen = veći „toplinski buffer" = solarni krug ima više prostora za grijanje bez rizika stagnacije pri nedostatku odbira.

Kombinacija solarni + akumulacijski električni bojler

Pod električnim bojlerom podrazumijevamo spremnik s električnim otpornim grijanjem (električna spirala). To je najjednostavnija i najjeftinija kombinacija po strani instalacije, ali je iz dugoročnog gledišta najskuplja za upotrebu. Koristi se tamo gdje nema plina i DT je predraga za instalaciju.

Tehnički funkcioniše ovako: električna energija grije gornji dio spremnika, solarni donji. Električna energija dolazi samo kad solarno grijanje nije dovoljno. Pravilna postavka električnog grijanja je ključna u ovom slučaju – električna energija ne smije prethodno zagrijati spremnik ujutro prije sunčanog dana, inače solarna energija nema kamo ići.

Hidrauličke sheme i njihove varijante u praksi

Pri stvarnom projektiranju instalacije postoji više hidrauličkih varijanti za kombinaciju solarnog sustava s drugim izvorima topline. Najvažnije su:

Pravo povezivanje putem bivalentnog spremnika: najjednostavnije, prikladno za solarni + kotao. Spremnik je direktno povezan s kotlom i solarnim krugom. Regulacija rješava prioritet softverski.
Spremnik TUV + buffer spremnik za DT: solarni grije spremnik TUV, DT grije buffer za grijanje + dodatno grije spremnik TUV tijekom noći. Prikladno za kombinaciju solarni + DT s podzemnim grijanjem.
Čista voda stanica (Frischwasserstation): spremnik ne sadrži vrelu vodu za piće, samo grijani spremnik (buffer). Čista voda se grije kontinuirano putem protoknog výmenníka. Higijenski najbolje rješenje, ali skuplje i tehnički kompleksnije.
Kombinacija s solarno-termičkim spremnikom i kaminom/kotlom: trivalentno povezivanje, gdje solarni, kamin s výmenníkom i kotao/DT svi dodaju toplinu u jedan spremnik. Zahtijeva pažljivo projektiranje regulacije.

Ako razmatrate gotovu kombinaciju, gdje su komponenti dizajnirani za suradnju, pogledajte npr. Solarnu kombinaciju br. I S, koja je početno rješenje s dobro prilagođenom hidraulikom i jednostavnom integracijom u postojeći sustav grijanja.

Regulacija i upravljački sustav: gdje se donosi odluka o učinkovitosti

Najbolja hidraulika bez ispravne regulacije je bezvrijedna. Regulacija kombinovanog sustava mora riješiti više zadataka odjednom: praćenje temperature kolektora, temperature spremnika (obično na više mjesta duž visine), vanjske temperature, upravljanje pumpama i ventilima, komunikaciju s kotlom ili dizalicom topline i upravljanje prioritetskim zagrijavanjem.

Moderni solarni regulatori (npr. Vaillant VRS 620/4, Junkers FR 100 Solar, Resol DeltaSol C..) mogu upravljati solarnim krugom i komunicirati s kotlom putem digitalnih sučelja (OpenTherm, eBUS, Modbus). To omogućuje da solarna regulacija direktno kaže kotlu: „Spremnik TUV je dovoljno zagrijan, ne puštaj plin." Bez ove komunikacije morate se oslanjati na termostatske ventile i podešavanja kotla – što funkcionira, ali manje optimalno.

Pri dizlici topline integracija je još važnija. Dizalice imaju vlastitu upravljačku jedinicu koja se mora „dogovoriti" s solarnom regulacijom. Kod sustava jednog proizvođača (npr. Vaillant dizalica topline + Vaillant solarna instalacija) to funkcioniše plug-and-play. Kod kombinacije različitih proizvođača potrebno je računati na rad programera/montera za podešavanje komunikacije – i pripadajuće troškove (100–300 € za programiranje regulacije nije iznimka).

Dimenzioniranje solarnog sustava uz kombinaciju s izvorom topline

Pogreška koju vidim ponovno: preveliki solarni sustav uz malu potrošnju TUV. Kupac želi „što više solarnih energije", stavi 4 kolektora za 3 osobe, spremnik 250 litara – rezultat je godišnja stagnacija sustava, pregrijavanje tekućine, potreba za hlađenjem (tjerenje, solarna tijerna) i skraćena vijek trajanja uređaja.

Ispravno pravilo za kombiniranu instalaciju (solarno primarno za TUV, sekundarno za podršku grijanju):

Ravni kolektor 2,0–2,5 m² po osobi za TUV (otprilike)
Spremnik 50–60 litara po m² površine kolektora (minimalno 200 l ukupno)
Za 4-člani domaćinstvo: 2 kolektora (ukupno otprilike 4,6–5 m²), spremnik 250–300 l
Ako želite i podršku grijanju: 3–4 kolektora (7–10 m²), spremnik 400–500 l, odvojeni solarni krug za grijanje ili kombinirani spremnik

Detaljnije izračune pronađete u članku „Koju snagu solarnog sustava trebam: kalkulator prema broju osoba i potrošnji tople vode" u našem Informacijskom centru. Preporučujemo i članak „Kako izabrati solarnu instalaciju za kuću: snaga, broj kolektora i volumen spremnika", gdje pronađete pregled i za veće kuće.

Praktični primjeri iz stvarnih narudžbi

Primjer 1: Kuća u Žilini, solarno + plinski kondenzacijski kotao

Četverokratna obitelj, dvokatni kuća, potrošnja otprilike 180–200 litara tople vode dnevno. Postojeci kotao Vaillant ecoTEC plus 24 kW. Instalirana solarna instalacija: 2 ravna kolektora (ukupno 4,8 m²), bivalentni spremnik 300 l s dva topljenja. Solarna regulacija Vaillant s komunikacijom putem eBUS s kotlom.

Rezultat nakon godine rada: solarna frakcija TUV 63 % godišnje. Ljetni mjeseci (svibanj–srpanj): 90–100 %, kotao za TUV gotovo ne radi. Zima: kotao radi sve, solarno doprinosi zanemarivo. Godišnja ušteda na plinu: otprilike 140 € pri cijeni plina 0,09 €/kWh. Povrat ulaganja (uključujući montažu): 10–13 godina bez dotacije, 7–9 godina s dotacijom.

Primjer 2: Novogradnja u Prešovu, solarno + dizalica topline

Petokratna obitelj, niskoenergetska novogradnja s podno grijanje. Dizalica topline zrak–voda 9 kW (COP 3,5 pri A7/W35). K njoj solarna instalacija: 3 ravna kolektora, spremnik TUV 300 l + buffer 150 l za grijanje. Regulacija putem Vaillant sensoNET.

Podešavanje: Dizalica topline je podešena da zagrijava spremnik TUV samo noću (22:00–6:00) i dnevno to radi solarno. Dnevno dizalica topline samo grije (putem buffera). Rezultat: u mjesecima svibanja–srpnja solarno pokriva 85–95 % zagrijavanja TUV. Dizalica topline potroši znatno manje elektriciteta, jer spremnik TUV rano po solarnom danu ne treba dodatno zagrijavati. Godišnja ušteda elektriciteta u odnosu na dizalicu bez solara: otprilike 320–380 kWh = 65–80 € pri cijeni 0,20 €/kWh. Također dizalica topline ima nižu trošenje (manje ciklusa).

Primjer 3: Starije stanje, solarno + električni spremnik (podrška dizalice topline nije moguća)

Trojčlana obitelj na rubu Košice, stanovni kuća, samo električnost (bez plina). Postojeci 120-litarski električni bojler. Rješenje: zamjena za 200-litarski bivalentni spremnik + 1 ravan kolektor (2,5 m²). Električni grijač u spremniku je samo kao rezerva podešen na minimalnu temperaturu 42 °C (aktivira se samo ako solarno ne dozgrje).

Rezultat: električno zagrijavanje TUV smanjilo se s izvorne otprilike 900 kWh/rok na otprilike 380 kWh/rok. Ušteda otprilike 100 € godišnje. Instalacija uključujući spremnik: otprilike 2 800–3 200 €. Povrat ulaganja otprilike 28–32 godine – slabiji ekonomski slučaj, ali kupac je imao zanimanje najviše za energetsku neovisnost i ekologiju.

Najčešće greške pri kombiniranju sustava

Loše postavljena mjera temperature spremnika: mjera za solarnu regulaciju (donja) mora biti stvarno u donjem dijelu spremnika, ne u sredini. Ako je previsoko, solarni krug se prebrzo zaustavi i spremnik nije potpuno napunjen.
Nedostatak hidrauličke veze / pogrešno povezivanje kruga: kotlovski i solarni krug moraju biti hidraulički odvojeni – spremnik čini barijeru. Ako netko ih poveže „ravno" bez spremnika, rezultat je termohidraulični kaos.
Solarni krug bez ispravne ekspanzijske posude: pri stagnaciji (spremnik pun, sunce svijetli) temperatura u kolektoru može dostići 180–200 °C. Ekspanzijska posuda mora biti dimenzionirana za stagnacijski volumen, ne samo za toplinski volumen.
Pogrešna nemrznua smjesa: solarni kolektori moraju imati posebnu solarnu smjesu glikola i vode (obično 40–50 % glikol), ne automobilski antifriz. Automobilski antifriz ima drugu točku vrenja i drugo pH – korodiše topljenja.
Nedostatak komunikacije između regulacija: kotao radi prema vlastitoj termostatskoj podešavanju i solarna regulacija bori se sama. Rezultat: duplikatno zagrijavanje spremnika, visoke temperature, nepotreban trošak plina.
Zaboravljena Legionella funkcija: kod solarnih sustava s niskom temperaturom spremnika postoji opasnost od razmnožavanja bakterije Legionella. Spremnik mora jednom tjednom dostići 60–65 °C – to osigurava kotao ili električni grijač prema satnici.

Dotacije i ekonomika kombiniranog sustava

Na Hrvatskoj je moguće dobiti dotacije za solarnu instalaciju u kombinaciji s dizalicom topline ili kotlom putem više shema – Zelena kuća (prispevci za kolektore i TČ), eventualno ŠFRB. Uvjeti se stalno mijenjaju, pa preporučujemo trenutni status provjeriti kod distributera ili na webu SIEA. Važno je da kombinacija solarnog sustava s dizalicom topline obično je dotacijom podržana kao cjelina, što može značajno poboljšati ekonomiku ulaganja. Više o dotacijama i povratu ulaganja pronađete u članku „Česta pitanja o solarnim instalacijama: povrat ulaganja, dotacije, dozvole i priključak".

Orientacijski troškovi za tipičnu kombinaciju (bez dotacije, uključujući montažu):

Kombinacija	Investicijski troškovi (orijent.)	Godišnja ušteda TUV (orijent.)	Povrat (bez dotacije)
Solarno + plinski kotao	2 500–4 500 €	100–180 €	15–25 godina
Solarno + TČ zrak/voda	12 000–18 000 € (cjeli sustav)	250–400 € (TUV+grijanje)	10–16 godina
Solarno + električni bojler	2 000–3 500 €	80–130 €	20–35 godina
Solarno + TČ + kamin (trivalent)	15 000–25 000 €	400–700 € (ukupna ušteda)	12–18 godina

Montaža kombiniranog sustava: što možete učiniti sami, a što ne

Kombinacija dva toplinska sustava uvijek je zahvat u postojeću instalaciju. Na Hrvatskoj vrijedi:

Montaža solarnih kolektora na krov (mehanička strana) može izvršiti vještak sam, ali je to na odgovornosti vlasnika.
Hidrauličko spajanje (solarni krug, povezivanje s akumulatorom) mora biti utorlano i ispitano pod tlakom – preporučujemo stručnjaka.
Spajanje plinskog kotla u solarni sustav mora izvršiti certificirani plinski instalater i mora biti stručno ispitano.
Spajanje dizalice topline mora izvršiti certificirani tehničar dizalice topline (hladno sredstvo, električno spajanje).
Podešavanje i uključivanje u rad solarnog regulatora + komunikacije s kotlom/dizalicom preporučujemo ostaviti tehničaru koji poznaje sustav – pogrešno podešavanje može uzrokovati veću potrošnju energije nego prije instalacije solara.

Detaljniji opis postupka montaže pronađete u članku „Montaža solarne instalacije korak po korak: što možete učiniti sami, a što mora učiniti stručnjak“. Također pročitajte „Najčešće kvarove solarnih instalacija: pregrejavanje, zrak u krugu, nedovoljno zagrijana voda“, da biste znali na što trebate paziti odmah nakon pokretanja sustava.

Najčešće postavljana pitanja (FAQ)

Možete li priključiti solarnu instalaciju bilo kojem postojećem kotlu?

Ne baš bilo kojem, ali većina uobičajenih izvora topline se može kombinirati s solarnom instalacijom, ako se koristi pravi tip akumulatora i regulacije. Kondenzacijski i klasični plinski kotlovi se priključuju bez većih ograničenja preko bivalentnog akumulatora. Kod električnih protočnih grijača (bez akumulatora) kombinacija nema smisla, jer nemaju s čime akumulirati solarnu toplinu. Kod starijih kotlova bez ulaza za upravljanje vanjskim izvorom (bez komunikacijskog sučelja) nužno je rješavati prebacivanje putem zasebne solarne regulacije i termostatskih ventila, a ne putem komunikacije kotla. Prije kupnje solarne instalacije uvijek provjerite, podržava li vaš kotao ili dizalica topline priključak vanjskog izvora topline, u suprotnom se konzultirajte s proizvođačem ili nama.

Imate pitanje o ovoj temi?

Nemate li se odlučiti ili rješavate konkretnu situaciju u svojoj kući? Napišite nam – s radostju ćemo vam pomoći.